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引力波可探测的致密双星并合的射电对应体:一项针对优化巡天的模拟

高能天体物理现象 2016-11-15 v2 广义相对论与量子宇宙学

摘要

双中子星和黑洞-中子星双星的并合产生引力波(GW)辐射和具有显著动能的外流。这些外流通过同步辐射产生射电发射。我们探讨了通过对在其他波长未探测到电磁对应体的 GW 并合事件进行后续观测,来探测这些同步辐射产生的射电信号的可能性。我们模拟了源于(i)亚相对论性并合抛射物和(ii)超相对论性喷流的射电光变曲线。前者在数年时间尺度上产生射电遗迹,后者在喷流方向产生 γ\gamma 射线暴,并在数周时间尺度上产生延伸至更宽角度的孤儿射电余辉。基于推导的光变曲线,我们提出在 1.41.4 GHz 进行一项优化巡天,包含以对数时间间隔分隔的五个历元。我们估算了当前和未来射电设施对先进 LIGO 和 Virgo 将探测到的模拟 GW 并合事件的射电对应体的可探测性。这些 GW 并合事件的可探测距离可高达 1 Gpc。在动能为 310503\cdot 10^{50} erg 且并合周围密度为 0.1cm30.1 {\rm cm^{-3}} 或更大的情况下,2020--60%60\% 的长寿命射电遗迹可被探测到,而动能为 104810^{48} erg 的孤儿射电余辉中 55--20%20\% 可被探测到。若聚焦于可良好定位的 GW 事件,探测可能性会增加。我们讨论了源自宿主星系射电通量的背景噪声,以及由河外射电暂现源和变活动星系核(Active Galactic Nuclei)产生的假阳性,并且我们表明宁静的射电暂现天空在搜寻射电对应体时具有极大优势。

关键词

引用

@article{arxiv.1605.09395,
  title  = {Radio Counterparts of Compact Binary Mergers detectable in Gravitational Waves: A Simulation for an Optimized Survey},
  author = {Kenta Hotokezaka and Samaya Nissanke and Gregg Hallinan and T. Joseph W. Lazio and Ehud Nakar and Tsvi Piran},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1605.09395},
  year   = {2016}
}

备注

23 pages, 10 figures, accepted for publication in ApJ